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沙田柚黄龙病近红外光谱检测研究

中国南方果树 2021年第3期50卷 9-12页

作者：刘福平王茜陈东奎廖惠红黄宏明张尧良黄其椿汪妮娜张兰董伯年何东模施平丽广西壮族自治区农业科学院园艺研究所/农业部南宁南亚热带果树科学观测实验站/广西柑桔黄龙病防控工程技术研究中心南宁530007 广西壮族自治区容县农业科学研究所广西容县537500

2019年从容县各乡镇轻度感病、中度感病、重度感病以及未感病但有其他黄化症状的305株沙田柚树上,采集了590份不同症状的叶片样品,在Nested-PCR检测的基础上,使用广州讯动网络有限公司开发的手持式近红外光谱仪采集光谱,建立标准数据库... 详细信息

2019年从容县各乡镇轻度感病、中度感病、重度感病以及未感病但有其他黄化症状的305株沙田柚树上,采集了590份不同症状的叶片样品,在Nested-PCR检测的基础上,使用广州讯动网络有限公司开发的手持式近红外光谱仪采集光谱,建立标准数据库模型并进行验证。结果表明,以11月307份样品建立的近红外光谱标准数据库模型的检测效果较佳,总识别率81.75%,黄龙病阳性样品和阴性样品的识别率分别为83.41%和78.80%,假阳性率7.62%,假阴性率10.62%。其中,对斑驳黄化叶样品(Nested-PCR检测100%阳性)的识别率最高,达96.72%。在对2月283份样品的验证中,该模型识别能力较差。与Nested-PCR检测相比,近红外光谱检测具有无损、快速的优点,但在对带菌的无症状叶、缺素黄化叶(主要为缺镁)和不带菌的均匀黄化叶和其他黄化叶(主要为烂根、损伤导致的黄化叶)等的检测中灵敏度较低,分别易发生漏检和错检。

关键词：沙田柚黄龙病近红外光谱检测

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精煤发热量的近红外光谱检测方法研究

选煤技术 2016年第2期44卷 27-29页

作者：宁石茂山西焦煤西山煤电集团有限公司屯兰矿选煤厂山西古交030206

为了检测精煤的低位发热量,采集了150个精煤样品的近红外漫反射光谱,采用主成分分析(PCA)结合不同光谱预处理方法,建立了基于马氏距离剔除异常样品后的定量数学模型,同时与工业上的检测结果进行对比。结果表明:经过多元散射校正处理后... 详细信息

为了检测精煤的低位发热量,采集了150个精煤样品的近红外漫反射光谱,采用主成分分析(PCA)结合不同光谱预处理方法,建立了基于马氏距离剔除异常样品后的定量数学模型,同时与工业上的检测结果进行对比。结果表明:经过多元散射校正处理后的模型效果最优,相关系数达到0.909,校正集均方根误差为0.001 31,交叉验证均方根误差为0.001 62;之后采取PCA方法对光谱的数据降维,提取了前三个相关样本的主成分,发现其累计方差贡献率为93.786%,表明模型具有较高的稳定性和预测能力,为精煤低位发热量的近红外漫反射光谱分析技术提供了有效的数据处理方法。

关键词：煤发热量近红外光谱检测主成分分析光谱预处理定量数学模型

近红外光谱结合极限学习机的榛子蛋白质含量检测

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食品研究与开发 2021年第4期42卷 175-179页

作者：张冬妍周宝龙张瑞韩睿赵思琦东北林业大学黑龙江哈尔滨150040

以毛榛与平榛作为研究对象,将去壳后的毛榛与平榛分别制成90组与60组试验样本,获取波长范围为900 nm~1700 nm的原始光,同时,通过凯氏定氮法测得其中蛋白质含量真实值,并通过对比研究一阶(1-der)导数、二阶(2-der)导数、多元散射校正(mul... 详细信息

以毛榛与平榛作为研究对象,将去壳后的毛榛与平榛分别制成90组与60组试验样本,获取波长范围为900 nm~1700 nm的原始光,同时,通过凯氏定氮法测得其中蛋白质含量真实值,并通过对比研究一阶(1-der)导数、二阶(2-der)导数、多元散射校正(multiplicative scatter correction,MSC)以及标准变量变换(standard normal variate,SNV)等预处理方法对模型精度的影响,确定适合榛子光谱的预处理方法。并通过反向间隔偏最小二乘法(backward interval partial least squares,BiPLS)分别选出适用于蛋白质预测的特征波段,达到精简模型的效果。以极限学习机(extreme learning machine,ELM)为建模方法建立蛋白质含量预测模型,最终可以得出两种榛子的预测集的相关系数R与预测均方根误差(root mean square error of prediction,RMSEP)分别为0.8806和0.5993,0.8823和0.5984,模型精确度较高。

关键词：近红外光谱检测极限学习机榛子蛋白质

Bi、Cr掺杂宽带近红外发光材料的制备及其在光谱检测中的应用研究

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Bi、Cr掺杂宽带近红外发光材料的制备及其在光谱检测中的应用研究

作者：刘英湘潭大学

学位级别：硕士

随着科技的发展,光纤通讯、近红外光谱检测等应用领域对近红外发光材料的需求日益增长,特别是高效超宽波段近红外发光材料成为了限制这些领域发展的瓶颈。Bi,Cr掺杂材料具有良好的宽带近红外发光性能,因而获得广泛关注。Bi掺杂玻璃可通... 详细信息

随着科技的发展,光纤通讯、近红外光谱检测等应用领域对近红外发光材料的需求日益增长,特别是高效超宽波段近红外发光材料成为了限制这些领域发展的瓶颈。Bi,Cr掺杂材料具有良好的宽带近红外发光性能,因而获得广泛关注。Bi掺杂玻璃可通过选择合理基质玻璃与掺杂调控,实现1000-1700 nm波段的超宽带近红外发光,但Bi掺杂近红外发光玻璃的发光效率低下,限制了该类材料的发展。本文利用碳增强Bi宽带近红外发光,再利用Yb/Cr共掺来拓宽其近红外发光,并将其作为近红外光源在酒精浓度检测方面做出了尝试。考虑到Bi掺杂玻璃的发光强度仍不够高,导致在近红外光谱检测中的光信号不足,选择Cr掺杂Li Sc Si O荧光粉实现了超宽带近红外发光,并利用Li ScSi O:0.03Cr荧光粉作为光源在近红外光谱检测方面作了应用尝试,具体内容如下:1、制备了Bi掺杂宽带近红外发光玻璃,其发光中心波长为1160 nm,半高宽为160 nm。在玻璃样品中通过引入碳可以显著提高Bi掺杂硼酸盐玻璃的宽带近红外发射强度,其宽带近红外发射源于Bi。物相分析表明,碳的加入并没有改变这些掺Bi硼酸盐玻璃的微观结构,这表明碳还原效应可以显著增加Bi的近红外发光中心。在有还原剂的情况下,BiO的最佳掺杂浓度为0.06 mol%左右。为了进一步拓宽Bi掺杂玻璃的近红外发射带,通过Bi与Cr/Yb共掺,使Bi掺杂玻璃近红外光谱半高宽得到一定程度的展宽。最后利用这种玻璃作为近红外光源,在近红外光谱检测方面做了初步应用尝试。2、制备了LiScSi O:x Cr宽带近红外荧光粉,在450 nm光源激发下,其发光范围为1000 nm到1700 nm,发光中心位于1220 nm左右,光谱半高宽约为250 nm。Li ScSi O:x Cr荧光粉在蓝光区域有较好的吸收,宽带近红外发射源于Cr离子的自旋允许的T（F）→A（F）跃迁。随着Cr离子掺杂浓度的增加,Li ScSi O:x Cr荧光粉的近红外发射强度逐渐增加,当Cr离子掺杂浓度为0.03时,荧光粉的近红外发光强度达到峰值。最后利用Li ScSi O:0.03Cr荧光粉作为近红外光源,在近红外光谱检测方面（乙醇汽油含量检测、酒精浓度检测）做了初步应用尝试,其线性相关系数分别为0.9881和0.9947,表明Li ScSi O:x Cr宽带近红外荧光粉在近红外光谱检测方面具有潜在的应用前景。

关键词：宽带近红外发光 Bi掺杂玻璃 Cr3+掺杂荧光粉近红外光谱检测

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水果品质光学无损检测技术研究进展

食品工业科技 2021年第23期42卷 427-437页

作者：马佳佳王克强仲恺农业工程学院机电工程学院广东广州510225 仲恺农业工程学院自动化学院广东广州510225

在水果产量巨大和需求标准提高的双重影响下,目前亟需研究方便快捷的水果无损检测方法。本文主要介绍机器视觉、近红外光谱检测、拉曼光谱检测和高光谱成像技术共四种光学无损检测技术在水果品质检测中的应用,对水果品质光学无损检测研... 详细信息

在水果产量巨大和需求标准提高的双重影响下,目前亟需研究方便快捷的水果无损检测方法。本文主要介绍机器视觉、近红外光谱检测、拉曼光谱检测和高光谱成像技术共四种光学无损检测技术在水果品质检测中的应用,对水果品质光学无损检测研究历程和发展现状进行归纳整理,同时展望了未来发展方向,为水果品质光学无损检测研究工作提供基础理论参考。

关键词：水果品质无损检测技术机器视觉近红外光谱检测拉曼光谱检测高光谱成像技术

南疆红枣品质数字化快速无损检测技术推广应用

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南疆红枣品质数字化快速无损检测技术推广应用

作者：胡晓男塔里木大学

学位级别：硕士

本论文主要运用近红外光谱分析技术，结合传统外观品质检测和化学分析方法，建立红枣不同品质特征的定量数字化校正模型。在项目组多年持续开展红枣品质研究积累的基础上进行数据整理，将红枣品质如糖度、水分、色泽、纹理等品质特征信... 详细信息

本论文主要运用近红外光谱分析技术，结合传统外观品质检测和化学分析方法，建立红枣不同品质特征的定量数字化校正模型。在项目组多年持续开展红枣品质研究积累的基础上进行数据整理，将红枣品质如糖度、水分、色泽、纹理等品质特征信息数字化后进行定量描述，完成南疆红枣品质多参量数字化检测评价软件。并通过在企业中推广应用逐步完善南疆红枣品质检测模型。并为南疆红枣的品质检测的数字化和信息化奠定基础。主要采取方法和取得成果如下： 1）单粒红枣精细化检测：项目组多年持续开展红枣品质数据采集和分析工作，提出将单粒红枣按产地（224和10团）、品种（骏枣、灰枣）等品质细分方法，结合单粒红枣进行A面和B面采集精细化检测，精度和稳定性较传统批量采集有了较大提高。 2）温度混合模型：通过温度混合模型对实验室内模型进行优化校正，补充了44团、46团、48团红枣样品，受邀前往叶河源枣业公司推广实验，进行红枣水分快速无损检测的稳定性和精度较室温模型提高2个百分点。可以替代传统的卤素水分检测方法，能够满足目前企业的生产加工要求。 3）南疆红枣品质数字化检测数据库：将项目组多年持续开展红枣品质研究积累的基础数据进行整理，将单个红枣外部品质和内部品质如图像信息、光谱信息与成分信息打包成一个基元，完成了南疆红枣品质检测数据库，增加查询和外部品质和内部品质综合分析功能，便于快速检索和提供更多红枣品质信息。 4）技术操作规范：便携式近红外光谱仪快速无损检测精度和稳定性，受检测的样品筛选、检测指标、评价标准、仪器操作过程等诸多因素的影响，通过对操作过程进行梳理和提炼，编写了简单的技术操作规范，为今后在枣业公司推广应用提供方便。本论文的研究成果在提高红枣品质检测分析水平、控制红枣加工成本、减少传统红枣品质检测化学污染等方面具有很好的推广价值和应用价值。

关键词：红枣品质近红外光谱检测推广应用

汽车振动对驾驶员心脑功能动态调整的影响分析

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汽车振动对驾驶员心脑功能动态调整的影响分析

作者：高远金山东大学

学位级别：硕士

驾驶员在驾车过程中突发脑中风,脑溢血等重大疾病,具有不可控性,容易造成重大交通事故。职业驾驶员心脑血管疾病的产生重要原因之一就是汽车在行车中产生的振动,越来越多的研究者研究汽车振动对驾驶员心脑功能动态调整的影响。基于近红... 详细信息

驾驶员在驾车过程中突发脑中风,脑溢血等重大疾病,具有不可控性,容易造成重大交通事故。职业驾驶员心脑血管疾病的产生重要原因之一就是汽车在行车中产生的振动,越来越多的研究者研究汽车振动对驾驶员心脑功能动态调整的影响。基于近红外检测驾驶员脑组织血氧信号以及利用无创血压仪检测动脉血压信号,可以作为一种新型的心脑功能检测方法用于检测驾驶员心脑功能动态调整。心脑动态调整是不管血压如何变化大脑血管床都能够保持脑血流速度(脑充血)的稳定。心脑动态调整是脑血液动力学参数随血压变化的管理机制。在需要长期作业的驾驶员中,心脑动态调整能力可能随着长期振动的影响而有新减弱,造成一系列心脑血管疾病,驾驶过程中的突发脑溢血,脑中风等危险情况均与驾驶员的心脑功能动态调整受损有关。振动状态下驾驶员心脑血管参数(血压信号,血氧信号)在低频范围内的关系可以用来评估驾驶员心脑功能动态调整。相位动力学方法提供了分析脑血流动力学非线性,非稳定性信号的数学框架,而且克服了早期方法的限制和不足,对研究分析汽车振动下驾驶员心脑功能动态调整起到了很重要的作用。相位动力学分析是一种新颖的对心脑信号的分析方法,通过瞬时相位的计算相位相干性可以揭开两个信号的相干程度,它可以从相位角度来对心脑功能动态调整有一个全新的认识。通过近红外光谱法实时连续无创检测脑部组织血氧参数,对光谱信号做信号的预处理以及信号去噪处理,人体生理信号经过降低运动伪差噪声的数据处理算法预处理后,将信号中的噪音和干扰滤去或者将希望得到的频率信号滤出,获得相对理想的血氧和血压信号数据。预处理及降噪后的信号经过连续小波变换后,对脑部组织血氧信号和动脉血压信号进行小波相干性分析和相位相干性分析,分析脑组织血氧和动脉血压之间的相干性。通过统计学分析获得振动频率下相干性的显著差异性,分析差异性存在的原因,进而分析振动对驾驶员心脑功能动态调整的影响。人体心脑功能动态调整不仅仅是大脑和心脏活动在起作用,人体大脑保持稳定的血流量和氧气的供应同时受神经系统,局部血管平滑肌细胞,血管壁内皮细胞的新陈代谢活动调控,是多个系统和器官共同协调作用的结果。通过对实验结果的讨论,分析振动对人体各系统的影响,分析振动对驾驶员心脑功能动态调整的影响,为汽车振动频率的设计范围选取提供一定的理论依据。从汽车轮胎的设计,减振系统悬架的设计,以及与人体接触最多的座椅设计三方面来缓解地面传递到人体的振动,规避人体敏感振动频率,避免与对驾驶员心脑功能动态调整影响较大的振动频率形成共振,减少驾驶员在驾驶过程中突发脑中风的风险。

关键词：近红外光谱检测汽车振动小波分析相位动力学心脑功能动态调整

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新生儿脑血氧监护仪的研制

新生儿脑血氧监护仪的研制

作者：刘铭天津大学

学位级别：硕士

新生儿缺氧缺血性脑病(HIE)是新生儿在围产期内由缺氧而引起的脑部损伤,严重威胁新生儿的生命健康安全。鉴于目前现有的判断诊断方法不能够及时、准确的对新生儿缺氧缺血性脑病做出判断,很容易贻误治疗的最佳时间。所以本课题的目的是... 详细信息

新生儿缺氧缺血性脑病(HIE)是新生儿在围产期内由缺氧而引起的脑部损伤,严重威胁新生儿的生命健康安全。鉴于目前现有的判断诊断方法不能够及时、准确的对新生儿缺氧缺血性脑病做出判断,很容易贻误治疗的最佳时间。所以本课题的目的是要设计一种能够在较长时间内直接对新生儿脑部组织血氧饱和度变化进行无创检测的床前监护仪,可对新生儿缺氧缺血性脑病的发作做出及时的判断,对其预后进行正确的评估、以便进行早期干预治疗,改善预后恢复情况,对降低新生儿缺氧缺血性脑病相关后遗症的发病率和死亡率,提高人口素质有着积极的意义。近红外光谱法测量组织血氧供应情况是近年来发展起来的一种极有前途的检测技术,它为临床提供了一种便携、实时、连续、操作简单、相对廉价的无创血氧浓度检测方法,可广泛应用于脑血氧检测和肌血氧等各种场合,可获得易于临床解释的脑血氧饱和度值。本课题针对新生儿脑组织的特殊结构,利用Monte-Carlo方法为新生儿脑组织建立了光学传播的多层仿真模型,通过对光在其中传播的空间灵敏度图、有效穿透深度和平均光路长等方面的仿真研究,对光在新生儿脑组织中的传播行为做了有益的探讨。在此基础上,采用了一种新颖的新生儿脑血氧进行检测的方案。本课题开发了一套针对于新生儿脑血氧检测的床前监护系统,其中包括传感器、模拟电路、数字电路以及上位机等系统模块。为了保证采样的精度和可靠性,采用了新型光敏器件、多路锁相放大技术、高速高精度数模转换器、数字滤波技术、大屏幕彩色液晶屏等新技术,新器件。必要时还可通过串口将采集到的数据送入上位机处理。对系统性能进行了一系列实验测试,包括无光的情况下的系统暗噪声检测实验和系统稳定性实验,结果表明本系统具有良好的暗噪声水平和系统稳定性;通过系统检测灵敏度实验表明,本系统对微弱信号有较高的检测灵敏度;通过人体手臂血液阻断实验表明,利用本系统的到的检测光光强的变化与组织血氧浓度变化趋势完全符合,证明了系统在生物组织血氧浓度监测方面的有效性;最后通过在医院进行的初步的临床实验来证明系统对新生儿缺氧缺血性脑病的检测能力。

关键词：新生儿缺氧缺血性脑病近红外光谱检测脑部组织血氧浓度无创监护 Monte-Carlo仿真模型多路锁相放大器

基于NIRS技术的食用油品质检测与分析研究

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基于NIRS技术的食用油品质检测与分析研究

作者：刘一黑龙江大学

学位级别：硕士

煎炸是最常见的烹饪方式之一,可以使食物具有诱人的色泽和清脆的口感。但是,随着煎炸次数的增多,煎炸用食用油中的有害物质也会随之增多,影响食用油品质。国内外对于食用油品质的检测与分析研究中多采用化学分析方法,即通过检测食用油... 详细信息

煎炸是最常见的烹饪方式之一,可以使食物具有诱人的色泽和清脆的口感。但是,随着煎炸次数的增多,煎炸用食用油中的有害物质也会随之增多,影响食用油品质。国内外对于食用油品质的检测与分析研究中多采用化学分析方法,即通过检测食用油中总极性化合物(Total Polar Compounds,TPC)、酸值以及过氧化物等物质成分的含量来评价食用油品质。鉴于化学分析方法不仅繁琐,同时还会对实验样本产生破坏,本文提出使用近红外光谱检测技术检测食用油煎炸次数,并建立TPC与煎炸次数之间的联系,进而以煎炸次数为标准快速无损地判别食用油品质。本研究将大豆油、花生油和菜籽油按照统一实验流程进行15次煎炸,共10轮,各得150个煎炸样本。首先采用近红外分析仪采集得到样本的近红外光谱,然后通过液相色谱仪测量食用油样本中TPC的含量,分析验证了煎炸次数与TPC含量呈线性相关关系,并以此为依据,采用煎炸次数评价食用油品质。对于得到的近红外光谱,本研究首先使用一阶导数(First-order Derivation,D1)、二阶导数、多元散射校正、标准正态变换(Standard Normalized Variable,SNV)等方法进行预处理以减少光谱噪声。然后采用特征选择方法提取光谱特征波长,根据特征波长分别建立分类与回归模型对食用油煎炸次数进行预测。其中,分类模型利用D1处理后的光谱特性结合相关系数法选择特征波长并建立差分预测模型,最终得到在误差±1次的范围内预测结果达到了100%;回归预测方法选择SPXY(sample set partitioning based on joint x-y distance)法划分样本集,采用单变量特征选择法提取特征波长,分别建立偏最小二乘回归(Partial Least Square Regression,PLSR)模型、支持向量回归(Support Vector Regression,SVR)模型、贝叶斯岭回归(Bayesian Ridge Regression,BRR)模型,通过比较各模型的决定系数(coefficient of determination,R)、预测均方根误差(Prediction Root-Mean-Square Error,RMSEP)、模型训练时间等评价指标,最终确定将BRR模型作为预测食用油煎炸次数的最佳训练模型,测试得到R和RMSEP分别为0.9852和0.5463。研究结果表明,所采用的分类与回归模型能够有效预测煎炸次数,进而评判食用油品质,也为快速确定食用油品质提供了一种有效而实用的评估方法。

关键词：食用油品质近红外光谱检测煎炸次数差分预测模型贝叶斯岭回归